全 文 ：·试验研究·
新型的淀粉粘合剂的研制
蕉藕淀粉瓦楞纸板粘合剂
四川轻化工学院轻工系　余伯良　 (四川自贡　 643033)
[摘要 ]　蕉藕淀粉具有制备粘合剂的良好性能。 用蕉藕淀粉作原料 ,采用催化氧化法制备
的瓦楞纸板粘合剂 ,与玉米淀粉粘合剂相比具有成本低、干燥快、粘接强度较高等特点。 进行了
蕉藕淀粉瓦楞纸板粘合剂的配方和工艺优化。
关键词:　蕉藕淀粉　瓦楞纸板　粘合剂
1　引言
现在国内生产瓦楞纸板粘合剂用得最多的
原料是玉米淀粉 ,其次是木薯、马铃薯、甘薯淀
粉。为了克服玉米淀粉粘合剂普遍存在的自然
干燥速度慢、容易凝冻及初粘力、粘接强度不够
理想的缺陷 , 80年代以来许多研究者做了大量
的工作 ,集中表现在利用合成高分子聚合物对
淀粉胶加以改性 ,诸如在玉米淀粉胶中添加聚
乙烯醇 ( PV A) [ 1 ]、脲醛树脂 [2 ]、聚丙烯酰胺
( PAM ) [3 ]等。这类复合玉米淀粉粘合剂较之单
一的玉米淀粉粘合剂的粘合性能有了较大的改
善 ,但生产成本也有了较大幅度的提高。有文献
报道 ,合成高分子物质添加量占淀粉重量的
18%时 ,粘合剂成本要提高 2倍 [ 4]。有的复合玉
米淀粉胶添加的合成高分子物质多达三、四种 ,
添加量高达淀粉量的 30% 。高成本的复合淀粉
胶 ,必然失去竞争力。这就不难理解现在成千上
万家小纸箱厂仍旧沿用泡花碱。因此 ,寻找性能
好、价格低廉的粘合剂原料和辅料就显得十分
重要。其实 ,自然界适宜于作粘合剂原料的天然
物一定还不少 ,也不仅仅是淀粉质原料。这有待
于人们去发掘 ,去开发利用。笔者在指导某厂生
产银丝粉条的实践中意外发现 ,蕉藕淀粉制备
粘合剂的性能很突出 ,于是研究开发蕉藕淀粉
瓦楞纸板粘合剂。此项研究的专利公告一发表 ,
就被美国《化学文摘》摘录 [5 ]。
蕉藕 ( Canna edulis)亦称姜芋、蕉芋、芭蕉
芋 ,美人蕉科 ,多年生草本 ,根为茎块状 ,含淀粉
20%以上。我国长江流域以南有栽培 ,生长要求
粗放 ,块茎不挖完第二年还能再生 ,亩产可达
5000kg左右。蕉藕淀粉目前主要用于制作粉条
(粉渣喂猪 ,茎叶可作造纸原料 )。但因蕉藕粉条
不如甘薯粉条绵软可口 ,市场销售并不走俏 ,因
此蕉藕的栽培仅限于南方少数地区 ,规模也不
大。我们的研究表明 ,蕉藕淀粉具有制备瓦楞纸
板粘合剂的良好性能。如果蕉藕淀粉粘合剂能
得到推广使用 ,不仅有利于纸箱业的发展 ,还将
在力促进此种高产作物的生产。
2　原料配比
在实验室做了大量试验 ,并在生产中多次
改进 ,获此配方 (重量比 ,均为工业级 ):
蕉藕淀粉 (粒度 100目 )　　　 100
NaClO(有效氯 10% ) 11
催化剂 0. 25
NaOH(固体 ) 9. 5
还原剂 0. 15
硼砂 ( Na2 B4O7· 10H2O) 4
氯化钙 (粒度≥ 300目 ) 35～ 40
水 600～ 650
3　工艺条件的确定
收稿日期: 1997-10-16
18 包装工程　 PACKAGIN G EN GINEERING Vo l. 19 No2. 1998
采用“氧化- 糊化 -络合”三步法。带搅拌
器的夹层反应釜容积 3. 04M3 ,每釜可产胶液
2000kg。夹层内通蒸汽加热保温 (开始加热的
底水及随后加入釜内的水可通蒸汽预先加热 ) ;
搅拌器转速 60～ 80r /min。
3. 1　氧化
氧化法制淀粉粘合剂 ,氧化是关键。经比较
常用的氧化剂 H2O2和 NaClO,选择价格较低
廉且制得的蕉藕淀粉胶稳定性较好的 NaClO
溶液作氧化剂。影响氧化深度的因素除氧化剂
种类、用量外 ,尚与淀粉原料及氧化条件如 pH
值、温度、时间、加料方式、季节有关。 我们用
10%硫酸镁溶液处理蕉藕淀粉 ,测得其支链淀
粉占 86. 5% ,直链淀粉占 13. 5% (三次检测平
均值 )。 蕉藕淀粉所含支链淀粉比例比玉米、马
铃薯、木薯均高 (后三者支链淀粉分别占 72%、
80%、 83. 3% ～ 84. 3% [6 ] )。用 NaClO氧化淀粉
时 ,淀粉的羟基被氧化成羧基和羰基 ,一些糖苷
键发生断裂 ,使分子量减小。在这个过程中 ,约
有 25%的氧化剂被消耗于 C-2或 C-3链的氧化断
裂上 ,而 75%消耗在从淀粉链断裂下来的片段
的羟基的氧化上 ;支链淀粉比例大的淀粉降解
时耗氧化剂要多一点 [6 ]。 加之蕉藕淀粉目前尚
未形成现代化生产 ,淀粉中蛋白质、脂肪含量均
超过了制备淀粉胶对蛋白质、脂肪含量分别不
超过 0. 5%和 0. 1%的要求 ,而达到 1. 24%和
0. 23% 。淀粉中蛋白质含量愈高 ,则分子接触愈
紧密 ,容易产生范德华力形成次价交联点 ,制成
的粘合剂容易产生凝冻。因此对蛋白质、脂肪超
标的淀粉 ,应在不影粘接性的前提下尽可能达
到足够的氧化深度 [7 ]。 由于上述两个原因 , Na-
ClO溶液用量增至淀粉重量的 11% (一般玉米
淀粉用量不超过 10% )。 而且我们对多种催化
剂进行筛选 ,终于筛选出价格低、性能优异的催
化剂 ,使蕉藕淀粉的氧化能达到满意的效果。
对于影响氧化深度和产品稳定性的因素 ,
我们采用正交试验加以优化确定。其中 ,反应
pH值对 NaClO溶液氧化淀粉的影响颇大 ,其
关系如附图所示。从附图不难看出 , NaClO溶
液在碱性条件下氧化能力强。但是淀粉的氧化
必须适度。氧化不足胶液容易凝冻 ,影响产品稳
定性和粘接强度 ;反之 ,氧化过度会使粘度过
低 ,出现跑楞 ,甚至无法粘接。
附图　 NaClO氧化深度与 pH值的关系
　　氧化工艺条件确定为:反应釜底水量为淀
粉重量的 3. 5倍 , NaClO溶液用量为淀粉量的
11% ,催化剂为 0. 25% ;采用温和的反应方式 ,
即温度控制在 55℃左右 , p H10～ 11(用 NaOH
溶液调节乳液 pH值 ,使之处于半糊化状态 ) ;
反应时间约 60min (若不加催化剂 ,至少需
90min)。 判断氧化深度是否合适 ,可用亚甲蓝
作变色试验。 因为氧化淀粉中存在着羧基而带
有负电荷 ,使淀粉团粒吸收亚甲蓝 (一种阳离子
染料 ) ,染色的深度与负电性有关 ,间接与氧化
程度有关 [6 ]。在生产中可以多次通过亚甲蓝的
变色反应与相应淀粉胶的质量检测相对照 ,寻
找出氧化适度时亚甲蓝的色泽变化 ,加之经验
积累 ,掌握好氧化深度并不难。
3. 2　糊化
“糊化”是用于描述淀粉团粒的润胀和水
合。按照热力学分析 ,这个过程也可以看成是淀
粉微晶的熔融过程。 加碱糊化可以降低糊化温
度 ,使氧化淀粉的羧基变成钠盐 ,增加亲水性和
溶解性。 由于蕉藕淀粉的溶胀度比玉米淀粉要
高 ,因此糊化中特别是开始时要注意防止出现
团块 ,一是碱液加入不可过快 ,二是糊化时用水
19余伯良　新型的淀粉粘合剂的研制 蕉藕淀粉瓦楞纸板粘合剂
比玉米淀粉用得多 (预计用水量的剩余部分留
少些 )。糊化用碱要适宜。碱量过大 ,粘度降低 ,
且易产生泡沫和脱胶 ,还会腐蚀瓦楞纸 ,返碱受
潮 ;碱量不足 ,则氧化淀粉不能充分糊化 ,胶液
流动性小 ,粘度过大 ,容易凝冻 ,粘接强度差。经
多次实验 ,糊化工艺确定为: NaO H固碱用量为
淀粉重量的 9. 5% (含氧化时调节乳液 pH所
用 )。氧化结束时于搅拌中缓缓加入事先溶解好
的约 20% ～ 30%的 NaOH溶液 ,并视稠度加入
适量 50～ 60℃左右的温水 ,使釜内温度始终保
持在 55℃左右。不停搅拌 ,糊化约 30min。检查
胶液 ,透明度较好 ,用拇指食指试胶液呈较长的
拉丝状即可。糊化结束时掺入还原剂溶解液 ,搅
拌均匀 ,除去残留的氧化剂。否则胶液在贮存中
会继续氧化 ,致使粘度下降。
3. 3　络合
生产淀粉胶一般多用硼砂 (四硼酸钠 )作交
联剂。之所以又称为络合 ,是因为硼砂与糊化溶
胀后的氧化淀粉上的 - OH和 - CO- 基结合
成配位体 ,形成网状结构的多核络合物。这种络
合物因交联而增加了粘度和稳定性。 络合剂用
量也需适度。用量不足 ,粘合力差 ;用量过大 ,流
动性差 ,上机易拉丝 ,瓦楞纸吸胶不均匀 ,干燥
后脆性大。 不添加 PV A等高分子聚合物的单
一的玉米淀粉胶 ,硼砂用量至少为淀粉重量的
10%
[8 ]。而蕉藕淀粉氧化糊化后粘度、流动性即
较好 ,经反复试验 ,硼砂用量减至淀粉量的
4%。 硼砂价格较高 ,减量 1～ 2倍 ,这是成本较
低的因素之一。蕉藕淀粉适宜作粘合剂的这一
特性 ,可能与支链淀粉含量比例高以及我们还
不掌握的细微结构有关 (蕉藕淀粉的结构、特性
未见文献报道 )。因硼砂在冷水中溶解度低 ,须
事先用 80℃左右的热水使之完全溶解 ,浓度约
10% ～ 20% ,缓慢加入 ,不停搅拌 ,络合约 20～
30min。粉水比要适度 ,一般为 1: 6. 0～ 6. 5,过
稠过稀都不好。淀粉胶合格的外观指标为:浅黄
色 ,油光 ,透明度好 ,不起泡 ,用拇指食指试粘度
拉丝长约 10mm;用涂 4-杯测试为 40～ 45s。
整个生产中泡沫不多 ,无须用消泡剂。催干剂临
用前添加。若为自产自用 ,趁热上机最好 ;若需
贮藏 ,趁热密闭。
3. 4　催干剂的使用
表 1　催干剂添加量与干燥时间、渗透性的关系
催干剂添加量 (% ) 0 3 5 7 10
干燥时间 ( min) (玻璃板 ) 45. 6 36. 5 23. 7 7. 8 1. 5
渗透性
(瓦楞纸板 ) 全渗透 渗透较多
渗透成薄层
胶膜形成好
基本不渗透
胶膜易脱落
涂布不平　外干内湿
极易脱落
注: 1)　干燥时间用 QGZ自动干燥测定器测定 ,系三次平行试验平均值 ;
2)　渗透性系肉眼观察。
　　淀粉粘合剂是蒸发干燥 ,而泡花碱是氧化
干燥 ,因此淀粉粘合剂自然干燥速度慢 ,特别是
在潮湿阴冷天气 ,对于既无烘干设备 ,场地又狭
窄的小厂 ,确实困难。这是十多年来淀粉粘合剂
至今尚不能在我国广泛推广使用的最重要原
因。而添加 PV A、 PAM、脲醛树脂、羧甲基纤维
素之类的复合淀粉胶又成本高 ,竞争力不强。因
此 ,寻找加速淀粉胶自然干燥速度的价廉物美
的催干剂 ,是很有实用价值的。现在国内用作催
干剂的物质主要有膨润土及钠基膨润土、碳酸
钙、氯化钙、明钒、贝壳粉、水泥等。 我们分别在
蕉藕淀粉胶中添加钠基膨润土、碳酸钙、氯化钙
反复作试验 ,结果表明 ,氯化钙作蕉藕淀粉胶的
催干剂更好。氯化钙不仅价廉 ,而且在常温下可
吸收数倍于自身重量的水而达到平衡。 加入氯
化钙 ,当胶液中的水蒸发到一定程度时 ,由于氯
20 包装工程　 PACKAGIN G EN GINEERING Vo l. 19 No2. 1998
化钙的吸湿性 ,剩余的水不再蒸发作为胶膜的
一部分 ,从而达到提高干燥速度的目的 ,氯化钙
还兼有增韧性能。氯化钙的添加量颇为重要 ,添
加过少 ,起不到应有的催干作用 ;添加过多 ,干
燥太快 ,不仅施胶困难 ,而且胶液失去对瓦楞纸
的必要的浸润性和渗透性 ,粘接不牢 (我们用刀
切开涂层发现有外干内湿的现象 ,对此机理尚
未探讨 )。从表 1可知 ,氯化钙添加量为胶液重
量的 5%较合适。使用催干剂需注意三点: ①催
干剂粒度≥ 300目 ;②催干剂应密闭贮存 ,不得
受潮 ;③胶液上机前添加 ,且充分搅拌均匀。
4　蕉藕淀粉胶与玉米淀粉胶性能测试
比较
为了将蕉藕淀粉与玉米淀粉粘合剂的性能
加以比较 ,我们也优化了玉米淀粉胶的配方工
艺 ,采用通常使用的次氯酸钠催化氧化法 ,也只
添加催干剂 (因玉米淀粉胶添加钠基膨润土比
氯化钙更好 ,我们添加了钠基膨润土 ) ,其他方
面如粉水比等都尽可能使两者相近。 蕉藕淀粉
胶与玉米淀粉胶性能测试的比较见表 2。
表 2　蕉藕淀粉胶与玉米淀粉胶性能测试比较 [9]
项　　目 蕉藕淀粉胶 玉米淀粉胶测试数据 技术指标 测试数据
外　　观 合格 浅黄色粘性液体 合格
粘着力: 初粘
( min)　全粘
5
16
5～ 8
15～ 20
7
18
干燥时间 ( min) 125 120～ 180 168
总固体含量 (% ) 19. 5 18± 1 20. 1
剥离强度
( N /10cm)
86. 7 58. 8 76. 4
耐破强度 ( kPa) 3132 2550 2951
边压强度 ( N /m) 10156 8820 9874
贮存期 ( d) > 40 40 > 40
　　注: 1)　表中数据为三次测试平均值 (四舍五入 ) ;
2)　干燥时间:表坯在室温下能送入下道工序加工所
需时间 ;
3)　测试样品为双瓦楞纸板。
5　结语
实践表明 ,蕉藕淀粉具有制备瓦楞纸板粘
合剂的良好属性。采用催化氧化法 ,在不添加任
何高分子聚合物进行改性的前提下制备的粘合
剂 ,粘着力好 ,初粘仅需 5min左右 ,全粘也只
要 16min,其干燥速度、粘接强度均优于玉米淀
粉粘合剂。经在两家纸箱厂生产 ,此种粘合剂粘
接的纸板表面平整 ,粘结牢 ,挺度大 ,不脱胶 ,不
跑楞 ,粘合强度高 ,而成本仅相当于玉米淀粉粘
合剂的 80%左右 ,已作为出口纸箱用胶粘剂生
产。制备蕉藕淀粉粘合剂所需设备比较简单 ,投
资少 ,效益好 ,既使在条件较差的中小纸箱厂也
能上此项目。但是我们也应当看到 ,蕉藕毕竟是
一种尚未得到充分开发利用的淀粉资源 ,即使
在适宜种植的长江以南栽培也不广泛 ,就连不
少南方人也不知道蕉藕为何物。因此要把这种
新型的淀粉粘合剂技术推广开去 ,还需要做许
多工作 ,不仅需要深入研究蕉藕淀粉的物理性
质和化学性质 ,进一步优化粘合剂的配方工艺 ,
还需要做好宣传工作。只有生产蕉藕淀粉粘合
剂的厂家多了 ,才可能通过市场经济杠杆刺激
农民发展蕉藕生产 ,形成良性循环。
参　考　文　献
1　常焕球等 .中国胶粘剂 , 1996, 5( 3): 19
2　邱清华 .粘合剂 , 1988, ( 4): 25～ 26
3　凌柳娜 .粘接 , 1988, 9( 1): 16～ 18
4　陈军等 .中国胶粘剂 , 1995, 4( 4): 18
5　 115: 282426k. Chemical Abstr acts, 1991, 115( 26):
132
6　 R. J惠斯特勒等著 ,王雒文等译 .淀粉的化学与工
艺学 .北京: 中国食品出版社 , 1988.
7　鲁长蓉 ,白礼桂 .粘接 , 1988, 9( 4): 13～ 17
8　唐铁生 ,唐振球 .粘合剂 , 1991, ( 3): 46～ 47
9　 GB6548- 86瓦楞纸板 粘合强度的测试方法
21余伯良　新型的淀粉粘合剂的研制 蕉藕淀粉瓦楞纸板粘合剂
Application of Computer Techniques in Packaging Field
Northwest Institute of Light Industry　Wang Dezhong　Wang Tao
This paper r ela tes the developing pro g ress and the recent sta tus o f the compute r in packaging field, especially
int roduces the applica tion of the computer in the str uctur e design manufacturing of packag ing container s, transpo rt
and packaging design and packaging inspection, packag ing deco ra tion design and packaging printing and fina lly de-
sc ribes the developing t rend o f the application both at home and fr om abroad.
Keywords:　 Computer technique　 CAD/C AM system　 Packaging
Target Market and Commodity Packaging
Zhuzhou Inst itute of Technology　Chen Weibao
In a market-dir ected economy, business opera tion is aimed a t ta rge t marke t. The business m ust v ar y its pack-
aging g rading po licies according to v a rious marke ting tactics. As the packing g rading st rateg y , w e sh ould think mo re
o f commodity quality to w ell serv e the concentra ted marke ting stra teg y , think mo re o f commodit y function to g o
w ell with the differ entiated marketing stra tegy and think mo re o f commodity price to ma tch the non-differentia ted
markting st rateg y.
Keywords:　 Market segments　 Ta rget marke t　 Marke ting St rateg y　 Packag ing gr ading
The Research of Optimal Algorithm
for Die Cutting of Carton Stock Layout by CAD
Zhuzhou Inst itute of Technology　X ie Yong　 Peng Tao　
This paper puts fo rw ard a computer a lg o rithm fo r die cutting of car ton sto ck lay out based on two-dimension
g raphics transfo rm principle. It may realize ca r ton computer aided sto ck la yout packaging ca rton w orking in man-
machine inter activ e adjustment operation.
Keywords:　 Algo rithm　 Graphics tr ansfo rm　 Ca rton die cutting　 Packaging CAD
The compression Properties of Corrugated Board Pallet
Xian University of Technology　 Xu Wencai　 X iang Ming　Wang Dezhong
After testing the different structures of co r ruga ted board pallet, the obtained compression test factor can be
used as a basis for pa llet design and choice of this new material.
Keywords:　 Cor rugated board　 Pa llet　 Compression test
Plastic Packaging Adhesive for Lamination
Shandong Institute of Light Industry　 Li Xizhong
This paper introduces the synthetical method and prope rties o f the two component polyur ethane adhesiv e fo r
lamination, desc ribes the application to dr y lamination and finally discusses th e influence o f some principa l facto rs
on the coex t ruded film quality .
Keywords:　 Laminate　 Adhesiv e　 Po lyure thane　 Prepara tion　 Properties
Preparation of a New Type of Amylum Binder Canna
Edulis Amylum Corrugated Board
Sichuan Institute of Light Industry　 Yu Boliang
Canna edulis amylun per forms sa tisfacto rily fo r prepa ring binde r. Co r ruga ted boa rd binder , using canna edulis
amy lum as it s race ma terials, prepa red by catalysis and ox idation method, has char acteristics o f low co st, rapid dry-
ness and more adhesiv e streng th in com pa ring w ith zeamoys amylum binder. The re is an optimization to the fo rmu-
la tion and tech no lo gy of canna edulis amylum co r ruga ted boa rd in the paper.
Keywords:　 Canna edulis amylum　 Co r ruga ted paper box　 Adhesiv e
Man-machine Problems during Glass Bottle Moulding Design
Nanchang University　 X iong X ingf u
This paper analyses the bot tle height and bo ttle pa rt in the bo ttle moulding design by means o f the principles
associa ted with man-machine sciences.
Keywords:　 Glass bo ttle moulding　 Design　 Man-machine science
Perspective Projection and Packaging Design
Zhuzhou Institute of Technology　L in Y iping　
This paper discusses the pra ctical per spectiv e dr awing method fo r packaging moulding r esult, a na ly ses and ap-
proaches the deco ra tion design fo r packaging containe rs of r ota ry type from perspective pr ojec tion.
Keywords:　 Pe rspectiv e pro jection　 Packaging　 moulding design　 Deco ra tion design